Опыт № 2

«Получение АММИАКА при взаимодействии хлорида аммония и гидроксида кальция в колбе вюрца. осушение и собирание аммиака»

1. Демонстрация опыта целесообразна при изучении темы:

«Получение аммиака. Физические и химические свойства аммиака».

2. Реактивы:

в) Кристаллический хлорид аммония («нашатырь»);

г) Гидроксид кальция («гашеная известь»);

д) Гранулированный гидроксид натрия или калия.

3. Оборудование:

м) Колба Вюрца обёмом 500 см³ с пробкой;

н) Демонстрационная пробирка с пробкой и газоотводной трубкой;

о) Химическая воронка;

п) Осушительная колонка или склянка Тищенко для твердых веществ;

р) Демонстрационный цилиндр объемом 500 см³;

с) Фарфоровая ступка с пестиком;

т) Фарфоровая ложка;

у) Штатив с зажимами и кольцами;

ф) Спиртовка;

х) Прямая стеклянная трубка;

ц) Резиновые трубки;

ч) Влажные полоски фенолфталеиновой или универсальной индикаторной бумаги;

ш) Ватный тампон;

4. Подготовка к демонстрации:

в) Наполните осушительную колонку (склянку Тищенко) твердой щелочью и соедините ее с прямой газоотводной трубкой.

г) В кольце или в зажиме штатива закрепите сухой демонстрационный цилиндр вверх дном и введите в него газоотводную трубку от осушительной склянки. Отверстие цилиндра закройте неплотным ватным тампоном.

д) В фарфоровой ступке измельчите кусочки хлорида аммония, добавьте вдвое большую по массе порцию гидроксида кальция. Смесь быстро перемешайте фарфоровой ложкой.

е) Боковой отвод колбы Вюрца соедините с осушительной склянкой. Приготовленную смесь быстро насыпьте в колбу до 1/3 объема ее круглой части. Закройте колбу пробкой и закрепите наклонно в зажиме штатива так, чтобы горлышко колбы оказалось на 3 см ниже ее дна, а боковой отвод был направлен вверх. Следите, чтобы при этом смесь твердых веществ не пересыпалась из круглой части колбы в сторону отверстия и не попала в боковой отвод.

5. Демонстрация опыта:

в) Осторожно нагрейте реакционный сосуд. При этом на холодных его стенках образуются капельки воды, стекающие вниз в сторону пробки. Они ни в коем случае не должны попадать на нагретое стекло, иначе сосуд может треснуть.

г) Степень наполнения цилиндра контролируйте, периодически поднося к его отверстию индикаторную бумагу. Как только она интенсивно окрасится, нагревание прекратите и достаньте из цилиндра газоотводную трубку, укрепив ватный тампон в его отверстии.

6. Объяснение наблюдаемых явлений:

При нагревании смеси твердых хлорида аммония и гидроксида кальция образуются аммиак и пары воды:

2NH₄Cl + Ca(OH)₂ = CaCl₂ + 2NH₃ + 2H₂O.

Водяные пары конденсируются на холодных стенках сосуда. Образующиеся капли стекают вниз в сторону пробки. Выделяющийся из сосуда газ содержит примесь паров воды, которая поглощается гранулами щелочи в осушительной склянке. Из нее аммиак выходит сухим и собирается в цилиндре. Поскольку этот газ легче воздуха почти в полтора раза, его собирают в цилиндр, перевернутый вверх дном: аммиак из газоотводной трубки поднимается вверх, вытесняя из цилиндра воздух.

Бесцветная фенолфталеиновая бумага у отверстия цилиндра окрашивается в малиновый цвет, а универсальная индикаторная бумага изменяет цвет с желтого на фиолетовый, что свидетельствует о наличии гидроксид-анионов. Это объясняется тем, что аммиак соединяется с водой, находящейся на бумаге, и превращается в гидрат аммиака. Он обратимо диссоциирует, образуя гидроксид-анионы, которые изменяют окраску индикатора:

NH₃ + H₂O ↔ NH₃ · H₂O ↔ NH₄⁺ + OH ^– .